專利名稱：一種光分組傳輸網(wǎng)中的節(jié)點結(jié)構(gòu)及光信道設(shè)置方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及多信道光分組傳輸網(wǎng)中節(jié)點結(jié)構(gòu)和光信道的設(shè)置方式。
背景技術(shù)：
光通信網(wǎng)是以光的形式傳遞信息的通信網(wǎng)，由節(jié)點(站點)及連接各節(jié)點的光纖構(gòu)成。在網(wǎng)絡(luò)形式上，有星形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等，如圖1至圖3所示，圖4為各節(jié)點的基本結(jié)構(gòu)示意圖。光通信網(wǎng)從覆蓋范圍上看，有局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之分。環(huán)形網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)是城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的兩種主要形式。在九十年代初，光通信網(wǎng)中的信道數(shù)量僅為1，即一根光纖中只有一個波長的光信號在傳遞信息。伴隨著通信網(wǎng)中業(yè)務(wù)量的爆炸性增長，特別是Internet的迅速普及，單信道光網(wǎng)絡(luò)已越來越不能滿足用戶的需求，迫切需要采用新的技術(shù)來提高網(wǎng)絡(luò)容量。此時，寬帶光放大器研制成功，使多個光信道能通過單根光纖進(jìn)行長距離同時傳輸，由于各節(jié)點可通過多個信道發(fā)送或接收信息，使光通信網(wǎng)的傳輸能力成倍提高，這就是目前廣泛采用的波分復(fù)用(WDMWavelength Division Multiplexing)技術(shù)。由于在一根光纖上同時傳輸?shù)墓庑诺罃?shù)總是有限的(目前商用WDM網(wǎng)的信道數(shù)一般為幾十個)，所以對于WDM網(wǎng)仍然存在一個如何提高光信道資源利用效率的問題，光分組傳輸就是一種能有效提高光信道資源利用效率的信息傳輸方式。
由于光分組傳輸更適宜于當(dāng)前迅速發(fā)展的IP業(yè)務(wù)，而且可提高光信道資源的利用效率，所以光分組傳輸網(wǎng)是未來光通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢，基于WDM技術(shù)的多信道光分組傳輸網(wǎng)更是人們研究的熱點。多信道光分組傳輸網(wǎng)中信息傳輸?shù)囊话氵^程是當(dāng)一個節(jié)點有數(shù)據(jù)分組要發(fā)送時，它首先向中心控制節(jié)點發(fā)出申請，中心控制節(jié)點根據(jù)待發(fā)送信息的長度、當(dāng)前各光信道的繁忙程度等信息，為其分配相應(yīng)的信道資源(指定使用的光信道及起始時間等)，并將該分配信息反饋給請求節(jié)點和目的節(jié)點，請求節(jié)點收到該信息后，在指定的時間將可調(diào)諧光發(fā)射器調(diào)諧到指定的光信道上，然后通過該信道發(fā)送對應(yīng)的數(shù)據(jù)分組，在目的節(jié)點，當(dāng)收到中心控制節(jié)點發(fā)來的接收數(shù)據(jù)指令后，將在指定的時間將可調(diào)諧光接收器調(diào)諧到指定的光信道上，然后通過該信道接收對應(yīng)的數(shù)據(jù)分組，這樣便完成了一個數(shù)據(jù)分組的傳輸。在多信道光分組傳輸網(wǎng)中，因為在一根光纖中同時存在多個信道，而一個光發(fā)射器在某一時刻只能通過一個光信道發(fā)送信息，所以要實現(xiàn)用一個光發(fā)射器通過不同的光信道發(fā)送信息，光發(fā)射器需具有發(fā)射波長可調(diào)諧的能力，即當(dāng)一個節(jié)點的光發(fā)射器通過某一光信道(波長)發(fā)出一個數(shù)據(jù)分組后，它可調(diào)諧到另一個光信道(波長)上，并通過該信道向目的節(jié)點發(fā)送其它數(shù)據(jù)分組。對于光接收器，情況基本一樣。
對于光分組傳輸網(wǎng)中各節(jié)點光收發(fā)器的配置，主要有如下四種方式1、波長可調(diào)諧收發(fā)器方式，即TT-TR(Tunable Transmitter-Tunable Receiver)方式；2、固定波長收發(fā)器方式，即FT-FR(Fixed Transmitter-Fixed Receiver)方式；3、固定波長發(fā)射器-可調(diào)諧接收器方式，即FT-TR(Fixed Transmitter-Tunable Receiver)方式；4、波長可調(diào)諧發(fā)射器-固定波長接收器方式，即TT-FR(Tunable Transmitter-Fixed Receiver)方式。這幾種方式主要區(qū)別在于是采用可調(diào)諧的光收發(fā)器還是固定波長的光收發(fā)器。圖5為配置可調(diào)諧光收發(fā)器時，節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖。
對于光收發(fā)器的配置，大多數(shù)研究選用可快速調(diào)諧的光收發(fā)器(TT-TR方式)，在這種情況下，如果某一光信道在某一時間段較繁忙，而節(jié)點又有較多的數(shù)據(jù)分組需要發(fā)送時，節(jié)點可利用光發(fā)射器的可調(diào)諧性能，將待發(fā)數(shù)據(jù)分組通過其它較空閑的信道進(jìn)行發(fā)送，這就使整個網(wǎng)絡(luò)中信息的平均等待發(fā)送時間較小。所以，配置快速可調(diào)諧光發(fā)射器的多信道光分組傳輸網(wǎng)不僅具有較高的光信道利用效率，而且其等待時延性能較好。這是配置可調(diào)諧光收發(fā)器的優(yōu)勢，但其價格較貴，目前調(diào)諧速率為幾十個納秒的可調(diào)諧光發(fā)射器的售價為一萬多美金，而固定波長發(fā)射器的售價僅為一千多人民幣，相差幾十倍。相對于TT-TR方式，TT-FR和FT-TR方式只有發(fā)射部分或接收部分采用可調(diào)諧器件，成本相對較低，但這兩種方式相對于FT-FR方式而言，成本仍然較高。研究表明，F(xiàn)T-TR和TT-FR有近似的網(wǎng)絡(luò)性能。FT-FR方式的最大優(yōu)勢是成本低，相關(guān)器件較成熟，而且相對于FT-TR，F(xiàn)T-FR方式可避免接收端的碰撞現(xiàn)象，即當(dāng)有多個數(shù)據(jù)分組通過不同的光信道同時到達(dá)某一節(jié)點時，由于可調(diào)諧接收器在一個時刻只能接收一個信道上的信息，這勢必導(dǎo)致多個數(shù)據(jù)分組丟失，而對于固定波長的接收器，由于可同時配置多個不同波長的接收器，對于不同的信道均有固定的接收器接收信息，所以不會出現(xiàn)丟棄數(shù)據(jù)分組的情況。
在有關(guān)FT-FR方式的研究中，文獻(xiàn)[1]([1]C.S.Jelger，et al.A slotted MAC protocol forefficient bandwidth utilization in WDM metropolitan access ring networks，IEEE Journal onSelected Areas in Communications，vol.21，no.8，pp.1295-1305，Oct.2003)具有一定的代表性，它基于FT-FR方式提出了一種環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議，在光收發(fā)器的配置方面，給每個節(jié)點配置一個固定頻率的發(fā)射器和多個固定頻率的接收器。在方案驗證時，共配置四個波長，同時將節(jié)點分為四組，每組共同占用一個波長(都利用該波長發(fā)送信息)，另外，各節(jié)點還配置四個固定波長的接收器，用于從四個不同的信道上接收信息。
文獻(xiàn)[1]雖然較好地回避了選用快速可調(diào)諧光發(fā)射器帶來的成本問題，但由于其采用為每組節(jié)點分配一個固定頻率的發(fā)射信道的方式，使各組節(jié)點之間無法共享信道資源，即當(dāng)共同使用一個波長的各節(jié)點業(yè)務(wù)量都較大時，這些節(jié)點的業(yè)務(wù)也無法通過其它信道進(jìn)行傳送，因此相對于配置可調(diào)諧光發(fā)射器的情況，其性能較差。
發(fā)明內(nèi)容
為了有效降低波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的成本，避免采用快速可調(diào)諧光發(fā)射器，同時保證網(wǎng)絡(luò)具有較好的信道共享能力，提出一種波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的節(jié)點結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的光信道設(shè)置方式。
本發(fā)明詳細(xì)技術(shù)方案一種波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的節(jié)點結(jié)構(gòu)，包括輸入輸出接口、信息處理模塊、光發(fā)射器和光接收器，其特征在于，所述光發(fā)射器和光接收器為多個固定波長的光發(fā)射器和光接收器。多個固定波長光發(fā)射器(FT1、FT2、…、FTm)中，各固定波長光發(fā)射器分別工作在不同的固定波長(λ1、λ2、…、λm)上；多個固定波長光接收器(FR1、FR2、…、FRn)中，各固定波長光接收器分別工作在不同的固定波長(λ1、λ2、…、λn)上。
一種波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的光信道設(shè)置方式，其特征在于，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點固定波長接收器的數(shù)量與網(wǎng)絡(luò)中的光信道數(shù)量相等，便于各節(jié)點從不同的光信道上接收信息；將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點分為若干組，同一節(jié)點組中的各節(jié)點均使用相同的信道組；將各節(jié)點組使用的信道組分為主信道和輔助信道；主信道和輔助信道的配置原則是各節(jié)點組的主信道依次為另一節(jié)點組的輔助信道，并形成一個依次首尾相連的、閉合的環(huán)路。這樣網(wǎng)絡(luò)中的信道總數(shù)并不會增加。一般情況下，在同一組中的各節(jié)點均通過同一主信道發(fā)送數(shù)據(jù)分組，當(dāng)主信道處于“忙”狀態(tài)，且輔助信道處于“閑”狀態(tài)時，中心節(jié)點將把新到的請求安排在輔助信道，讓源節(jié)點通過輔助信道發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)分組。
有益效果采用該方法后，光分組傳輸網(wǎng)的性能與配置快速可調(diào)諧光發(fā)射器時的情況基本一致，而且大大節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)成本。
圖1星形光網(wǎng)絡(luò)示意2環(huán)形光網(wǎng)絡(luò)示意3網(wǎng)狀光網(wǎng)絡(luò)示意4節(jié)點基本結(jié)構(gòu)示意5配置可調(diào)諧光收發(fā)器時的節(jié)點結(jié)構(gòu)示意6本發(fā)明節(jié)點結(jié)構(gòu)示意7本發(fā)明具體實施方式
節(jié)點結(jié)構(gòu)示意8本發(fā)明具體實施方式
的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和平均等待時延間的關(guān)系圖9配置快速可調(diào)諧光收發(fā)器時網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和平均等待時延間的關(guān)系圖10配置一個固定波長光發(fā)射器時網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和平均等待時延間的關(guān)系具體實施方式
一種波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的節(jié)點結(jié)構(gòu)，包括輸入輸出接口、信息處理模塊、光發(fā)射器和光接收器，其特征在于所述光發(fā)射器為兩個固定波長的光發(fā)射器，所述光接收器為4個固定波長的光接收器。兩個固定波長光發(fā)射器(FT1、FT2)中，各固定波長光發(fā)射器分別工作在兩個不同的固定波長上；4個固定波長光接收器(FR1、FR2、FR3、FR4)中，各固定波長光接收器分別工作在不同的固定波長(λ1、λ2、λ3、λ4)上。
如果在網(wǎng)絡(luò)中共有16個節(jié)點(節(jié)點1到節(jié)點16)，4個數(shù)據(jù)信道(信道1到信道4)，可將節(jié)點分為4組，每4個節(jié)點一組，主信道和輔助信道的安排如表1所示。
表1主信道和輔助信道的配置方式 為了驗證該方法的有效性，通過計算機仿真，對該方法和采用快速可調(diào)諧光發(fā)射器方法的網(wǎng)絡(luò)時延特性進(jìn)行了對比。在仿真時，節(jié)點組的劃分方式和信道分配方法如表1所示，各節(jié)點的接收端均配置四個固定波長的接收器(如圖7所示)，發(fā)射端配置兩個固定波長的光發(fā)射器(一個工作在主信道波長，另一個工作在輔助信道波長)，網(wǎng)絡(luò)形式采用環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)。圖8為本方案的仿真結(jié)果，圖9是配置快速可調(diào)諧光發(fā)射器時的仿真結(jié)果，圖10是各節(jié)點配置一個固定波長光發(fā)射器時的仿真結(jié)果。由圖8和圖9可以看出，在這兩種配置方式下，網(wǎng)絡(luò)的平均等待時延參數(shù)基本一致(單位是“平均分組長度”)，即本方案可達(dá)到與采用快速可調(diào)諧光發(fā)射器時一樣的效果。由圖10可以看出，配置一個固定波長光發(fā)射器時的時延特性較差，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載為0.99時，其平均等待時延(約為5.6個平均分組長度)是配置快速可調(diào)諧光發(fā)射器時的4倍。
權(quán)利要求
1.一種波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的節(jié)點結(jié)構(gòu)，包括輸入輸出接口、信息處理模塊、光發(fā)射器和光接收器，其特征在于，所述光發(fā)射器和光接收器為多個固定波長的光發(fā)射器和光接收器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個固定波長光發(fā)射器(FT1、FT2、…、FTm)分別工作在不同的固定波長(λ1、λ2、…、λm)上；所述多個固定波長光接收器(FR1、FR2、…、FRn)分別工作在不同的固定波長(λ1、λ2、…、λn)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述固定波長光發(fā)射器的數(shù)量為2；所述固定波長光接收器的數(shù)量為4。
4.一種波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的光信道設(shè)置方式，其特征在于，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點固定波長接收器的數(shù)量與網(wǎng)絡(luò)中的光信道數(shù)量相等，便于各節(jié)點從不同的光信道上接收信息；將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點分為若干組，同一節(jié)點組中的各節(jié)點均使用相同的信道組；將各節(jié)點組使用的信道組分為主信道和輔助信道；主信道和輔助信道的配置原則是各節(jié)點組的主信道依次為另一節(jié)點組的輔助信道，并形成一個依次首尾相連的、閉合的環(huán)路。
全文摘要
一種波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的節(jié)點結(jié)構(gòu)，包括輸入輸出接口、信息處理模塊、光發(fā)射器和光接收器，其特征在于所述光發(fā)射器和光接收器為多個固定波長的光發(fā)射器和光接收器。一種波分復(fù)用光分組傳輸網(wǎng)的光信道設(shè)置方式，其特征在于，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點固定波長接收器的數(shù)量與網(wǎng)絡(luò)中的光信道數(shù)量相等；將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點分為若干組，同一節(jié)點組中的各節(jié)點均使用相同的信道組；將各節(jié)點組使用的信道組分為主信道和輔助信道；主信道和輔助信道的配置原則是各節(jié)點組的主信道依次為另一節(jié)點組的輔助信道，并形成一個依次首尾相連的、閉合的環(huán)路。采用本發(fā)明所述技術(shù)方案，光分組傳輸網(wǎng)的性能與配置快速可調(diào)諧光發(fā)射器時的情況基本一致，而且大大節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)成本。
文檔編號H04B10/20GK1694385SQ20051002092
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者胡明 申請人:電子科技大學(xué)